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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Transistor unigiunzione. Dati di riferimento
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / materiali di riferimento L'articolo descrive il dispositivo, il principio di funzionamento e l'uso dei transistor unijunction. Un transistor unigiunzione o, come viene anche chiamato, un diodo a due basi, è un dispositivo semiconduttore a tre elettrodi con una giunzione pn. La sua struttura è convenzionalmente mostrata in Fig. 1, a, una designazione grafica convenzionale nei diagrammi - in fig. 1b.
La base di un transistor unigiunzione è un cristallo semiconduttore (ad esempio con conduttività di tipo n), chiamato base. Alle estremità del cristallo vi sono i contatti ohmici B1 e BZ, tra i quali vi è una regione che ha un contatto raddrizzatore con un semiconduttore di tipo p che funge da emettitore. È conveniente considerare il principio di funzionamento di un transistor a passaggio singolo utilizzando il circuito equivalente più semplice (Fig. 1, c), dove RB1 e RB2 - resistenza tra i corrispondenti terminali della base e dell'emettitore, e D1 è la giunzione pp dell'emettitore. La corrente che scorre attraverso le resistenze RB1 e RB2, crea una caduta di tensione sul primo di essi, polarizzando il diodo D1 nella direzione opposta. Se la tensione all'emettitore Ue è inferiore alla caduta di tensione attraverso la resistenza RB1, il diodo D1 è chiuso e attraversa solo la corrente di dispersione. Quando è la tensione UЭ diventa superiore alla tensione ai capi della resistenza RB1, il diodo inizia a far passare la corrente in avanti. In questo caso, la resistenza RB1 diminuisce, il che porta ad un aumento della corrente nel circuito D1 RB1, e questo, a sua volta, provoca un'ulteriore diminuzione della resistenza RB1. Questo processo procede come una valanga. resistenza RB1 diminuisce più velocemente della corrente attraverso la giunzione pn aumenta, di conseguenza, appare una regione di resistenza negativa sulla caratteristica corrente-tensione del transistor di unigiunzione (Fig. 2) (curva 1). Con un ulteriore aumento della corrente, la dipendenza della resistenza RB1 decresce dalla corrente attraverso la giunzione pn, e per valori maggiori di un certo valore (Ioff), non dipende dalla corrente (regione di saturazione).
Con una diminuzione della tensione di polarizzazione Ucm, la caratteristica corrente-tensione si sposta a sinistra (curva 2) e, in sua assenza, si trasforma in una caratteristica di una giunzione pn aperta (curva 3).
I parametri principali dei transistor unigiunzione che li caratterizzano come elementi circuitali sono:
L'equivalente di un transistor unigiunzione può essere costruito da due transistor ordinari con diversi tipi di conduzione, come mostrato in Fig. 3.
Qui, la corrente che scorre attraverso il divisore, costituito dai resistori R1 e R2, crea una caduta di tensione sul secondo di essi, che chiude la giunzione dell'emettitore del transistor T1. Con un aumento della tensione all'emettitore, il transistor T1 inizia a far passare corrente alla base del transistor T2, per cui si apre anche. Ciò porta ad una diminuzione della tensione alla base del transistor T1, che, a sua volta, lo fa aprire ancora di più, ecc. In altre parole, anche il processo di apertura dei transistor in un tale dispositivo procede come una valanga e la corrente- la caratteristica di tensione del dispositivo è simile a quella di un transistor unigiunzione. Dispositivi su transistor unigiunzione I transistor unigiunzione (diodi a due basi) sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi di automazione, impulsi e apparecchiature di misurazione: generatori, dispositivi di soglia, divisori di frequenza, relè temporali, ecc. Uno dei principali tipi di dispositivi basati su transistor unigiunzione è un oscillatore di rilassamento, il cui circuito è mostrato in fig. uno.
All'accensione, il condensatore C1 viene caricato attraverso il resistore R1. Non appena la tensione ai capi del condensatore diventa uguale alla tensione di accensione del transistor di unigiunzione T1, la sua giunzione di emettitore si apre e il condensatore si scarica rapidamente. Quando il condensatore si scarica, la corrente dell'emettitore diminuisce e quando raggiunge un valore pari alla corrente di spegnimento, il transistor si chiude, dopodiché il processo si ripete nuovamente. Di conseguenza, sulle basi B1 e B2 compaiono brevi impulsi bipolari, che sono i segnali di uscita del generatore. La frequenza di oscillazione f del generatore può essere calcolata utilizzando la formula approssimativa:
dove R è la resistenza del resistore R1, Ohm; Capacità C del condensatore C1, F; η è il coefficiente di trasferimento di un transistor unigiunzione. Per una data frequenza di oscillazione, la capacità del condensatore dovrebbe essere scelta la più grande possibile in modo da ottenere un segnale con l'ampiezza desiderata sul carico (R2 o R3). Un importante vantaggio di un generatore di transistor unigiunzione è che la frequenza delle sue oscillazioni dipende leggermente dall'entità della tensione di alimentazione. In pratica, una variazione di tensione da 10 a 20 V comporta una variazione di frequenza solo dello 0,5%. Se, al posto del resistore R1, nel circuito di carica è incluso un fotodiodo, una fotoresistenza, un termistore o un altro elemento che cambia la sua resistenza sotto l'influenza di fattori esterni (luce, temperatura, pressione, ecc.), allora il generatore si trasforma in un convertitore analogico del parametro fisico corrispondente in una frequenza di ripetizione degli impulsi. Cambiando leggermente lo schema, come mostrato in Fig. 2, lo stesso generatore può essere trasformato in un dispositivo di confronto della tensione. In questo caso, i circuiti di base del transistor sono collegati a una sorgente di tensione di riferimento e il circuito di carica è collegato alla sorgente in esame. Quando la tensione di quest'ultimo supera la tensione di accensione, il dispositivo inizierà a generare impulsi di polarità positiva. Nel dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 3, il condensatore viene caricato attraverso il resistore R4 e la resistenza della sezione emettitore-collettore del transistore bipolare T1. Altrimenti, il funzionamento di questo generatore non differisce da quello descritto in precedenza. La corrente di carica, e di conseguenza la frequenza della tensione a dente di sega, prelevata in questo caso dall'emettitore del transistore unigiunzione T2, viene regolata variando la tensione di polarizzazione alla base del transistore T1 mediante il resistore trimmer R2. La deviazione della linearità della forma delle vibrazioni prodotte da un tale dispositivo non supera l'1%
Il momento di accensione del transistor di unigiunzione può essere controllato applicando un impulso di polarità positiva al circuito dell'emettitore o di polarità negativa al circuito di base B2. Il funzionamento del multivibratore in attesa si basa su questo principio, il cui circuito è mostrato in Fig. 4. Per ottenere la modalità di funzionamento desiderata, la tensione massima ai capi del condensatore C1, che dipende dal rapporto tra le resistenze dei resistori del divisore R1R2, è impostata a un valore inferiore alla tensione di accensione del transistor. La differenza tra queste tensioni viene scelta tenendo conto di possibili interferenze nel circuito di attivazione, che possono portare a falsi allarmi del dispositivo. Quando un impulso di polarità negativa viene applicato al circuito di base B2, la tensione tra le basi UB1B2 diminuisce (modula), di conseguenza, il transistor T1 si apre e sulla base di B1 appare un impulso di polarità positiva.
I transistor unigiunzione sono utilizzati anche nei generatori di tensione a gradini. Un segnale simmetrico (sinusoidale, rettangolare, ecc.) viene inviato all'ingresso di tale dispositivo (vedi Fig. 5). Con una semionda positiva del segnale, il condensatore C1 viene caricato attraverso il resistore R2 e la resistenza della sezione emettitore-collettore del transistor T1 a una certa tensione, molto inferiore alla tensione di accensione del transistor unigiunzione T2 . Durante l'azione della successiva semionda positiva, la tensione ai capi del condensatore aumenta gradualmente della stessa quantità e così via fino a diventare uguale alla tensione di accensione del transistor T2. Una tensione a gradini viene rimossa dal suo emettitore. Il funzionamento dei divisori di frequenza si basa sull'uso di questo principio. Uno stadio su un transistor unigiunzione è in grado di fornire un fattore di divisione fino a 5. Combinando diversi dispositivi di questo tipo in un unico insieme, puoi ottenere un divisore con un fattore di divisione molto più grande. Per un esempio in fig. 6 mostra un diagramma di un divisore di frequenza per 100. Il primo stadio del dispositivo divide per 4 la frequenza degli impulsi di polarità positiva che arrivano al suo ingresso, gli altri due per 5.
Come si può vedere dal diagramma, gli stadi del divisore di frequenza differiscono l'uno dall'altro solo per le resistenze dei resistori nei circuiti di carica dei condensatori C1-C3. La costante di tempo di carica del condensatore C1 è determinata dai resistori Rl, R2. R4 e R6; C2 - resistori R3. R4 e R6; C3-R5 e R6. Quando l'alimentazione è accesa, i condensatori C1-C3 iniziano a caricarsi. Gli impulsi di tensione di polarità positiva entranti all'ingresso del dispositivo si sommano alla tensione sul condensatore C1, e non appena la loro somma raggiunge un valore pari alla tensione di accensione, il transistor unigiunzione si apre e il condensatore si scarica attraverso il suo giunzione dell'emettitore. Di conseguenza, la caduta di tensione attraverso i resistori R4 e R6 aumenta bruscamente e ciò porta a una diminuzione delle tensioni di interbase dei transistor T2 e T2. Tuttavia, il transistor T2 si aprirà solo quando la tensione ai capi del condensatore CXNUMX diventa sufficiente per accenderlo a una tensione interbase ridotta. La terza fase del divisore funziona in modo simile.
Lo schema del relè orario, caratterizzato da un'efficienza molto elevata, è mostrato in fig. 7. Nello stato iniziale, il tiristore DZ è chiuso, quindi il dispositivo praticamente non consuma energia (le correnti di dispersione sono piccole e possono essere trascurate). Quando un impulso di trigger di polarità positiva viene applicato all'elettrodo di controllo, il tiristore si apre. Di conseguenza, il relè P1 si attiva e con i suoi contatti (condizionatamente non mostrati nello schema) accende l'attuatore. Allo stesso tempo, i condensatori C1 e C2 iniziano a caricarsi attraverso i resistori R1 e R2. Poiché la resistenza del primo di questi resistori è molte volte maggiore del secondo, il condensatore C2 verrà caricato per primo e quando la tensione sul condensatore C1 raggiunge la tensione di accensione, il transistor di unigiunzione si aprirà e il condensatore C1 si scaricherà attraverso il suo giunzione dell'emettitore. L'impulso di polarità positiva che è sorto contemporaneamente sul resistore R2 si sommerà con la tensione sul condensatore C2, per cui il tiristore DZ chiuderà e diseccita il relè R1 fino all'arrivo del prossimo impulso di trigger .
Il dispositivo, il cui circuito è mostrato in Fig. 8, è progettato per la conversione analogica della tensione in frequenza. Qui, il transistor T2 viene utilizzato in un oscillatore di rilassamento, T1, insieme ai resistori R1 e R2, è incluso nel circuito di carica del condensatore C1. Al variare della tensione alla base del transistore T1, cambia la resistenza della sua sezione emettitore-collettore e quindi, a seconda della tensione di ingresso, il transistore unigiunzione T2 si apre con una frequenza maggiore o minore. Dalla frequenza degli impulsi prelevati dal resistore di carico R3 nel circuito di base B1, si può giudicare la tensione all'ingresso del dispositivo. Pubblicazione: cxem.net
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